混凝土硅烷膏體浸漬劑甄別方法研究

李卿，徐健巖，徐浩

[瓦克化學(xué)（中國(guó)）有限公司，上海 200233]

0 引言

混凝土以其優(yōu)異的性能已被廣泛用于基礎(chǔ)建設(shè)和民用建設(shè)等工程中[1]。然而，混凝土結(jié)構(gòu)易受外界環(huán)境影響破壞，如海水腐蝕、凍融循環(huán)破壞、鹽類腐蝕、酸雨腐蝕、霉菌和微生物滋生等[2]。防止外界有害因素對(duì)混凝土的侵蝕尤為重要。硅烷浸漬作為混凝土常用的防護(hù)方法可有效降低外界侵蝕物質(zhì)對(duì)混凝土的破壞，被廣泛應(yīng)用于橋梁、港口、碼頭、市政和民用建筑混凝土保護(hù)，相對(duì)于其它外防護(hù)措施，是一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、長(zhǎng)效的混凝土保護(hù)措施。

目前，硅烷浸漬保護(hù)主要采用硅烷膏體和硅烷液體[3]。然而在實(shí)際施工過(guò)程中，低黏度的硅烷液體容易流掛造成活性組分的損失，實(shí)際用量增大，且不利于頂部及側(cè)面施工。硅烷膏體浸漬劑不僅擁有硅烷浸漬劑所共有的性能，同時(shí)由于其具有良好的觸變性，特別適用于頂部及側(cè)面施工。此外，硅烷膏體在混凝土表面的接觸時(shí)間較長(zhǎng)，活性硅烷得以被充分滲透吸收，可避免硅烷液體產(chǎn)品流掛損失所造成的浪費(fèi)。10多年來(lái)，硅烷膏體浸漬劑以其優(yōu)異的性能及施工便利性已被成功應(yīng)用在諸多大型重點(diǎn)工程中。

本文就硅烷膏體浸漬劑的外觀性能、儲(chǔ)存穩(wěn)定性、應(yīng)用涂覆性能展開(kāi)討論與研究，旨在尋找較為簡(jiǎn)便有效的方法區(qū)分硅烷膏體，并對(duì)混凝土保護(hù)工程中硅烷膏體浸漬劑的選用起一定的指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)樣品及主要設(shè)備

1.1 試驗(yàn)樣品

瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C、市售硅烷膏體、市售高黏度乳液、瓦克有機(jī)硅乳液SILRES BS 4004。

1.2 主要儀器設(shè)備及材料

質(zhì)構(gòu)儀 TA.XTPlus、坍落度筒 Φ3 cm×5 cm、400 mm×200 mm×20 mm自流平混凝土塊、羊毛刷、羊毛輥。

2 試驗(yàn)內(nèi)容及方法

2.1 硅烷膏體質(zhì)構(gòu)儀分析測(cè)試

為表征硅烷膏體的外觀，通過(guò)使用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試硅烷膏體的穿透力和粘附力（見(jiàn)圖1）。首先設(shè)置質(zhì)構(gòu)儀合適的參數(shù)，將硅烷膏體均勻加滿到容器中，并攪拌均勻、振搗至筒內(nèi)無(wú)空隙，將容器口試樣刮平，使用預(yù)先設(shè)置的質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)及程序，進(jìn)行質(zhì)構(gòu)儀分析測(cè)試，并分析圖譜中穿透力和粘附力變化趨勢(shì)。

圖1 質(zhì)構(gòu)儀TA.XTPLUS裝置

2.2 硅烷膏體坍落度和擴(kuò)展度測(cè)試

雖然采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試可有效區(qū)分膏體和乳液，但具體操作和實(shí)施較為復(fù)雜，故本試驗(yàn)同時(shí)嘗試通過(guò)坍落度和擴(kuò)展度的測(cè)試來(lái)簡(jiǎn)便有效區(qū)分硅烷膏體。首先將內(nèi)徑3 cm、高5 cm的坍落度筒放置于表面平整的玻璃板，并將測(cè)試樣品均勻加入至坍落度筒中，直至填充完全并攪勻、振搗5次至筒內(nèi)無(wú)空隙，然后將坍落度筒口試樣刮平。測(cè)試開(kāi)始后，將坍落度筒在3 s內(nèi)勻速提起，任筒內(nèi)試樣因自重在玻璃板表面自由坍落。

在規(guī)定的測(cè)試時(shí)間內(nèi)，觀察、測(cè)量試樣規(guī)則圓形的豎直方向和水平方向數(shù)值為擴(kuò)展度、測(cè)量坍落度筒與試樣最頂部的下坍距離為坍落度。試驗(yàn)平行測(cè)試3次，取其平均值作為測(cè)試結(jié)果。

2.3 硅烷膏體儲(chǔ)存穩(wěn)定性測(cè)試

采用室溫儲(chǔ)存及熱儲(chǔ)存2種方法測(cè)試硅烷膏體儲(chǔ)存穩(wěn)定性，觀察儲(chǔ)存后硅烷膏體產(chǎn)品的外觀及其變化，進(jìn)行硅烷膏體穩(wěn)定性的測(cè)試。

室溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性：取10 ml樣品2份置于帶塞的試管中，室溫密封12周，觀察其分層、飄油及沉淀的情況。

熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性：取10 ml樣品2份置于帶塞的試管中，于45℃烘箱中放置14 d，觀察其分層、飄油及沉淀的情況[4]。

2.4 硅烷膏體涂覆性能測(cè)試

為進(jìn)一步分析在工程實(shí)踐應(yīng)用中硅烷膏體的可操作性，試驗(yàn)分別使用羊毛刷和羊毛輥，將硅烷膏體以300 g/m2的用量，均勻涂覆至混凝土塊表面，觀察試驗(yàn)過(guò)程中硅烷膏體的施工性能、滲透性、干燥速度、涂覆后外觀等。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 硅烷膏體外觀性能

從產(chǎn)品外觀上觀察，瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C為白色膏體，是具有觸變性、不流淌的產(chǎn)品；而市售硅烷膏體外觀為乳白色，其產(chǎn)品狀態(tài)介于高黏度乳液與膏體之間，且刺激性氣味較大。

3.2 硅烷膏體質(zhì)構(gòu)儀分析（見(jiàn)圖2）

圖2 質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試的圖譜

由圖2可見(jiàn)，瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C的譜線圖近似正弦曲線，波峰波谷明顯，呈現(xiàn)典型的膏體特性；市售硅烷膏體的譜線圖與市售高黏度乳液相似，近似分段直線，無(wú)明顯波峰波谷，呈現(xiàn)典型的高黏度乳液特性；常規(guī)乳液樣品SILRES BS 4004由于黏度很低，譜線圖近似直線，無(wú)明顯波峰波谷，呈現(xiàn)典型的乳液特性。因而，如測(cè)試結(jié)果所示，瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C穿透力與粘附力值變化趨勢(shì)明顯，體現(xiàn)出良好的膏體特性。在實(shí)際工程應(yīng)用中，體現(xiàn)為更簡(jiǎn)單有利的施工操作。

3.3 硅烷膏體坍落擴(kuò)展度（見(jiàn)表1）

表1 坍落度及擴(kuò)展度測(cè)試結(jié)果

測(cè)試中瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C的擴(kuò)展度及坍落度很小，展現(xiàn)良好的膏體狀；市售高黏度乳液與市售硅烷膏體擴(kuò)展度及坍落度較大，呈高黏度乳液狀；常規(guī)BS4004乳液由于黏度很低，擴(kuò)展度及坍落度極大。

按照此測(cè)試方法可簡(jiǎn)便有效區(qū)分膏體及高、低黏度乳液。測(cè)試時(shí)間5 min坍落程度趨于穩(wěn)定，建議規(guī)定膏體擴(kuò)展度4～6 cm、坍落度不大于2.5 cm。

3.4 硅烷膏體儲(chǔ)存穩(wěn)定性測(cè)試

室溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性：在室溫密封12周后，瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C與市售硅烷膏體仍保持均一狀態(tài)，室溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性優(yōu)良。

熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性：瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C在45℃烘箱中放置14 d后仍保持均一狀態(tài)，無(wú)分層飄油現(xiàn)象，熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性優(yōu)良；市售硅烷膏體在熱儲(chǔ)存后，出現(xiàn)了輕微分層的現(xiàn)象，體現(xiàn)為乳白色膏體上層出現(xiàn)少量透明的液體，熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性欠佳。

3.5 硅烷膏體涂覆性能測(cè)試

為進(jìn)一步分析在工程實(shí)踐應(yīng)用中硅烷膏體的可操作性能，試驗(yàn)分別使用羊毛刷及羊毛輥涂覆應(yīng)用測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，涂覆效果如圖3所示。

表2 硅烷膏體涂覆性能測(cè)試結(jié)果

圖3 硅烷膏體的涂覆效果

采用羊毛刷及羊毛輥涂覆瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C的過(guò)程中，瓦克硅烷膏體因其優(yōu)異的觸變抗流掛性能及液化吸收速度，無(wú)流掛滴落現(xiàn)象，硅烷膏體長(zhǎng)時(shí)間附著，并滲透入混凝土基材內(nèi)部且處理后保持基材原色，無(wú)顏色加深；而涂覆市售硅烷膏體的過(guò)程中，產(chǎn)生了流掛滴落，并造成了不必要損失，加大了涂覆施工的操作難度。

優(yōu)異的觸變抗流掛性能及液化吸收速度，可以使瓦克硅烷膏體長(zhǎng)時(shí)間附著并滲透入混凝土基材內(nèi)部，避免流掛損失所造成的浪費(fèi)，施工性能及經(jīng)濟(jì)環(huán)保性能更為優(yōu)異。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）從產(chǎn)品外觀上觀察，瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C為白色膏體，是具有觸變性、不流淌的產(chǎn)品；而市售硅烷膏體外觀為乳白色，其產(chǎn)品狀態(tài)介于高黏度乳液及膏體之間，且刺激性氣味較大。

（2）通過(guò)質(zhì)構(gòu)儀分析測(cè)試硅烷膏體性能。瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C的穿透力及粘附力值變化趨勢(shì)明顯，呈現(xiàn)出良好的膏體特性；而市售硅烷膏體的譜線圖與市售高黏度乳液相似，近似分段直線，無(wú)明顯波峰波谷，膏體特性不明顯。

（3）為了更簡(jiǎn)便有效區(qū)分硅烷膏體，試驗(yàn)同時(shí)采用了坍落度和擴(kuò)展度的測(cè)試方法。瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C擴(kuò)展度及坍落度很小，展現(xiàn)了其優(yōu)異的膏體特性；而市售硅烷膏體擴(kuò)展度及坍落度較大，呈高黏度乳液狀。

（4）坍落度和擴(kuò)展度的測(cè)試方法可簡(jiǎn)便有效區(qū)分膏體及高、低黏度乳液。測(cè)試時(shí)間5 min時(shí)坍落度趨于穩(wěn)定，建議規(guī)定膏體擴(kuò)展度4～6 cm、坍落度不大于2.5 cm。

（5）經(jīng)過(guò)室溫及熱儲(chǔ)存后，瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C保持均一、穩(wěn)定、無(wú)飄油的狀態(tài)，膏體特性及穩(wěn)定性均優(yōu)于市售同類產(chǎn)品。

（6）為進(jìn)一步分析在工程實(shí)踐應(yīng)用中硅烷膏體的可操作性能，試驗(yàn)分別用用羊毛刷及羊毛輥，以300 g/m2硅烷膏體的用量處理混凝土試塊。使用瓦克硅烷膏體SILRES BS CREME C處理過(guò)程中，其具有優(yōu)異的觸變抗流掛性能、液化吸收速度，可以使硅烷膏體長(zhǎng)時(shí)間附著滲透入混凝土基材內(nèi)部，施工性能及經(jīng)濟(jì)環(huán)保性能更為優(yōu)異，且處理后保持基材原色，無(wú)顏色加深。

[1]吳平，Dr.Heinz Geich.硅烷膏體浸漬劑在保護(hù)混凝土中的實(shí)際應(yīng)用[J].混凝土，2003（10）：62-65.

[2]蘇海防，王銳勁，黃君哲，等.膏體硅烷在高性能混凝土中的保護(hù)效果[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2007（3）：30-35.

[3]馬虎，馬愛(ài)斌，劉冠國(guó)，等.硅烷膏體浸漬混凝土表面性能研究[J].混凝土，2011（6）：97-99.

[4]肖春霞，康曉君，馮黎喆，等.混凝土用硅烷膏體防水浸漬劑的研制[J].中國(guó)建筑防水，2013（1）：8-10.